TRD/AliTRDv1.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.14  1999/11/02 17:15:54  fca
  19 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  20
  21 Revision 1.13  1999/11/02 17:14:51  fca
  22 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  23
  24 Revision 1.12  1999/11/02 16:35:56  fca
  25 New version of TRD introduced
  26
  27 Revision 1.11  1999/11/01 20:41:51  fca
  28 Added protections against using the wrong version of FRAME
  29
  30 Revision 1.10  1999/09/29 09:24:35  fca
  31 Introduction of the Copyright and cvs Log
  32
  33 */
  34
  35 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  36 //                                                                           //
  37 //  Transition Radiation Detector version 2 -- slow simulator                //
  38 //                                                                           //
  39 //Begin_Html
  40 /*
  41 <img src="picts/AliTRDfullClass.gif">
  42 */
  43 //End_Html
  44 //                                                                           //
  45 //                                                                           //
  46 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  47
  48 #include <TMath.h>
  49 #include <TVector.h>
  50 #include <TRandom.h>
  51
  52 #include "AliTRDv1.h"
  53 #include "AliTRDmatrix.h"
  54 #include "AliRun.h"
  55 #include "AliMC.h"
  56 #include "AliConst.h"
  57
  58 ClassImp(AliTRDv1)
  59
  60 //_____________________________________________________________________________
  61 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
  62          :AliTRD(name, title)
  63 {
  64   //
  65   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 2
  66   //
  67
  68   fIdSens        = 0;
  69
  70   fIdChamber1    = 0;
  71   fIdChamber2    = 0;
  72   fIdChamber3    = 0;
  73
  74   fSensSelect    = 0;
  75   fSensPlane     = 0;
  76   fSensChamber   = 0;
  77   fSensSector    = 0;
  78
  79   fGasGain       = 0;
  80   fNoise         = 0;
  81   fChipGain      = 0;
  82   fADCoutRange   = 0;
  83   fADCinRange    = 0;
  84   fADCthreshold  = 0;
  85
  86   fDiffusionT    = 0;
  87   fDiffusionL    = 0;
  88
  89   fClusMaxThresh = 0;
  90   fClusSigThresh = 0;
  91   fClusMethod    = 0;
  92
  93   fDeltaE        = NULL;
  94
  95   SetBufferSize(128000);
  96
  97 }
  98
  99 //_____________________________________________________________________________
 100 AliTRDv1::~AliTRDv1()
 101 {
 102
 103   if (fDeltaE) delete fDeltaE;
 104
 105 }
 106
 107 //_____________________________________________________________________________
 108 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 109 {
 110   //
 111   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 2
 112   // This version covers the full azimuth.
 113   //
 114
 115   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 116   AliModule* FRAME = gAlice->GetModule("FRAME");
 117   if (!FRAME) return;
 118
 119   // Define the chambers
 120   AliTRD::CreateGeometry();
 121
 122 }
 123
 124 //_____________________________________________________________________________
 125 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 126 {
 127   //
 128   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 2
 129   //
 130
 131   AliTRD::CreateMaterials();
 132
 133 }
 134
 135 //_____________________________________________________________________________
 136 void AliTRDv1::Diffusion(Float_t driftlength, Float_t *xyz)
 137 {
 138   //
 139   // Applies the diffusion smearing to the position of a single electron
 140   //
 141
 142   if ((driftlength >        0) &&
 143       (driftlength < kDrThick)) {
 144     Float_t driftSqrt = TMath::Sqrt(driftlength);
 145     Float_t sigmaT = driftSqrt * fDiffusionT;
 146     Float_t sigmaL = driftSqrt * fDiffusionL;
 147     xyz[0] = gRandom->Gaus(xyz[0], sigmaL);
 148     xyz[1] = gRandom->Gaus(xyz[1], sigmaT);
 149     xyz[2] = gRandom->Gaus(xyz[2], sigmaT);
 150   }
 151   else {
 152     xyz[0] = 0.0;
 153     xyz[1] = 0.0;
 154     xyz[2] = 0.0;
 155   }
 156
 157 }
 158
 159 //_____________________________________________________________________________
 160 void AliTRDv1::Hits2Digits()
 161 {
 162   //
 163   // Creates TRD digits from hits. This procedure includes the following:
 164   //      - Diffusion
 165   //      - Gas gain including fluctuations
 166   //      - Pad-response (simple Gaussian approximation)
 167   //      - Electronics noise
 168   //      - Electronics gain
 169   //      - Digitization
 170   //      - ADC threshold
 171   // The corresponding parameter can be adjusted via the various Set-functions.
 172   // If these parameters are not explicitly set, default values are used (see
 173   // Init-function).
 174   // To produce digits from a root-file with TRD-hits use the
 175   // slowDigitsCreate.C macro.
 176   //
 177
 178   printf("AliTRDv1::Hits2Digits -- Start creating digits\n");
 179
 180   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 181   // Parameter
 182   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 183
 184   // Converts number of electrons to fC
 185   const Float_t el2fC = 1.602E-19 * 1.0E15;
 186
 187   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 188
 189   Int_t nBytes = 0;
 190
 191   Int_t iRow;
 192
 193   AliTRDhit *TRDhit;
 194
 195   // Get the pointer to the hit tree
 196   TTree *HitTree    = gAlice->TreeH();
 197   // Get the pointer to the digits tree
 198   TTree *DigitsTree = gAlice->TreeD();
 199
 200   // Get the number of entries in the hit tree
 201   // (Number of primary particles creating a hit somewhere)
 202   Int_t nTrack = (Int_t) HitTree->GetEntries();
 203
 204   Int_t chamBeg = 0;
 205   Int_t chamEnd = kNcham;
 206   if (fSensChamber) chamEnd = chamBeg = fSensChamber;
 207   Int_t planBeg = 0;
 208   Int_t planEnd = kNplan;
 209   if (fSensPlane)   planEnd = planBeg = fSensPlane;
 210   Int_t sectBeg = 0;
 211   Int_t sectEnd = kNsect;
 212   if (fSensSector)  sectEnd = sectBeg = fSensSector;
 213
 214   // Loop through all the chambers
 215   for (Int_t icham = chamBeg; icham < chamEnd; icham++) {
 216     for (Int_t iplan = planBeg; iplan < planEnd; iplan++) {
 217       for (Int_t isect = sectBeg; isect < sectEnd; isect++) {
 218
 219         Int_t nDigits = 0;
 220
 221         printf("AliTRDv1::Hits2Digits -- Digitizing chamber %d, plane %d, sector %d\n"
 222               ,icham+1,iplan+1,isect+1);
 223
 224         // Create a detector matrix to keep the signal and track numbers
 225         AliTRDmatrix *matrix = new AliTRDmatrix(fRowMax[iplan][icham][isect]
 226                                                ,fColMax[iplan]
 227                                                ,fTimeMax
 228                                                ,isect+1,icham+1,iplan+1);
 229
 230         // Loop through all entries in the tree
 231         for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nTrack; iTrack++) {
 232
 233           gAlice->ResetHits();
 234           nBytes += HitTree->GetEvent(iTrack);
 235
 236           // Get the number of hits in the TRD created by this particle
 237           Int_t nHit = fHits->GetEntriesFast();
 238
 239           // Loop through the TRD hits
 240           for (Int_t iHit = 0; iHit < nHit; iHit++) {
 241
 242             if (!(TRDhit = (AliTRDhit *) fHits->UncheckedAt(iHit)))
 243               continue;
 244
 245             Float_t x       = TRDhit->fX;
 246             Float_t y       = TRDhit->fY;
 247             Float_t z       = TRDhit->fZ;
 248             Float_t q       = TRDhit->fQ;
 249             Int_t   track   = TRDhit->fTrack;
 250             Int_t   plane   = TRDhit->fPlane;
 251             Int_t   sector  = TRDhit->fSector;
 252             Int_t   chamber = TRDhit->fChamber;
 253
 254             if ((sector  != isect+1) ||
 255                 (plane   != iplan+1) ||
 256                 (chamber != icham+1))
 257               continue;
 258
 259             // Rotate the sectors on top of each other
 260             Float_t phi  = 2.0 * kPI /  (Float_t) kNsect
 261                                * ((Float_t) sector - 0.5);
 262             Float_t xRot = -x * TMath::Cos(phi) + y * TMath::Sin(phi);
 263             Float_t yRot =  x * TMath::Sin(phi) + y * TMath::Cos(phi);
 264             Float_t zRot =  z;
 265
 266             // The hit position in pad coordinates (center pad)
 267             // The pad row (z-direction)
 268             Int_t rowH  = (Int_t) ((zRot -  fRow0[iplan][icham][isect]) / fRowPadSize);
 269             // The pad column (rphi-direction)
 270             Int_t colH  = (Int_t) ((yRot -  fCol0[iplan]              ) / fColPadSize);
 271             // The time bucket
 272             Int_t timeH = (Int_t) ((xRot - fTime0[iplan]              ) / fTimeBinSize);
 273
 274             // Array to sum up the signal in a box surrounding the
 275             // hit postition
 276             const Int_t timeBox = 5;
 277             const Int_t  colBox = 7;
 278             const Int_t  rowBox = 5;
 279             Float_t signalSum[rowBox][colBox][timeBox];
 280             for (iRow  = 0;  iRow <  rowBox; iRow++ ) {
 281               for (Int_t iCol  = 0;  iCol <  colBox; iCol++ ) {
 282                 for (Int_t iTime = 0; iTime < timeBox; iTime++) {
 283                   signalSum[iRow][iCol][iTime] = 0;
 284                 }
 285               }
 286             }
 287
 288             // Loop over all electrons of this hit
 289             Int_t nEl = (Int_t) q;
 290             for (Int_t iEl = 0; iEl < nEl; iEl++) {
 291
 292               // Apply the diffusion smearing
 293               Float_t driftlength = xRot - fTime0[iplan];
 294               Float_t xyz[3];
 295               xyz[0] = xRot;
 296               xyz[1] = yRot;
 297               xyz[2] = zRot;
 298               Diffusion(driftlength,xyz);
 299
 300               // At this point absorption effects that depend on the
 301               // driftlength could be taken into account.
 302
 303               // The electron position and the distance to the hit position
 304               // in pad units
 305               // The pad row (z-direction)
 306               Int_t  rowE = (Int_t) ((xyz[2] -  fRow0[iplan][icham][isect]) / fRowPadSize);
 307               Int_t  rowD =  rowH -  rowE;
 308               // The pad column (rphi-direction)
 309               Int_t  colE = (Int_t) ((xyz[1] -  fCol0[iplan]              ) / fColPadSize);
 310               Int_t  colD =  colH -  colE;
 311               // The time bucket
 312               Int_t timeE = (Int_t) ((xyz[0] - fTime0[iplan]              ) / fTimeBinSize);
 313               Int_t timeD = timeH - timeE;
 314
 315               // Apply the gas gain including fluctuations
 316               Int_t signal = (Int_t) (-fGasGain * TMath::Log(gRandom->Rndm()));
 317
 318               // The distance of the electron to the center of the pad
 319               // in units of pad width
 320               Float_t dist = (xyz[1] - fCol0[iplan] - (colE + 0.5) * fColPadSize)
 321                            / fColPadSize;
 322
 323               // Sum up the signal in the different pixels
 324               // and apply the pad response
 325               Int_t  rowIdx =  rowD + (Int_t) ( rowBox / 2);
 326               Int_t  colIdx =  colD + (Int_t) ( colBox / 2);
 327               Int_t timeIdx = timeD + (Int_t) (timeBox / 2);
 328               signalSum[rowIdx][colIdx-1][timeIdx] += PadResponse(dist-1.) * signal;
 329               signalSum[rowIdx][colIdx  ][timeIdx] += PadResponse(dist   ) * signal;
 330               signalSum[rowIdx][colIdx+1][timeIdx] += PadResponse(dist+1.) * signal;
 331
 332             }
 333
 334             // Add the padcluster to the detector matrix
 335             for (iRow  = 0;  iRow <  rowBox; iRow++ ) {
 336               for (Int_t iCol  = 0;  iCol <  colBox; iCol++ ) {
 337                 for (Int_t iTime = 0; iTime < timeBox; iTime++) {
 338
 339                   Int_t  rowB =  rowH + iRow  - (Int_t) ( rowBox / 2);
 340                   Int_t  colB =  colH + iCol  - (Int_t) ( colBox / 2);
 341                   Int_t timeB = timeH + iTime - (Int_t) (timeBox / 2);
 342
 343                   Float_t signalB = signalSum[iRow][iCol][iTime];
 344                   if (signalB > 0.0) {
 345                     matrix->AddSignal(rowB,colB,timeB,signalB);
 346                     if (!(matrix->AddTrack(rowB,colB,timeB,track)))
 347                       printf(" More than three tracks in a pixel!\n");
 348                   }
 349
 350                 }
 351               }
 352             }
 353
 354           }
 355
 356         }
 357
 358         // Create the hits for this chamber
 359         for (Int_t iRow  = 0; iRow  <  fRowMax[iplan][icham][isect]; iRow++ ) {
 360           for (Int_t iCol  = 0; iCol  <  fColMax[iplan]              ; iCol++ ) {
 361             for (Int_t iTime = 0; iTime < fTimeMax                     ; iTime++) {
 362
 363               Float_t signalAmp = matrix->GetSignal(iRow,iCol,iTime);
 364
 365               // Add the noise
 366               signalAmp  = TMath::Max(gRandom->Gaus(signalAmp,fNoise),(Float_t) 0.0);
 367               // Convert to fC
 368               signalAmp *= el2fC;
 369               // Convert to mV
 370               signalAmp *= fChipGain;
 371               // Convert to ADC counts
 372               Int_t adc  = (Int_t) (signalAmp * (fADCoutRange / fADCinRange));
 373
 374               // Apply threshold on ADC value
 375               if (adc > fADCthreshold) {
 376
 377                 Int_t trackSave[3];
 378                 for (Int_t ii = 0; ii < 3; ii++) {
 379                   trackSave[ii] = matrix->GetTrack(iRow,iCol,iTime,ii);
 380                 }
 381
 382                 Int_t digits[7];
 383                 digits[0] = matrix->GetSector();
 384                 digits[1] = matrix->GetChamber();
 385                 digits[2] = matrix->GetPlane();
 386                 digits[3] = iRow;
 387                 digits[4] = iCol;
 388                 digits[5] = iTime;
 389                 digits[6] = adc;
 390
 391                 // Add this digit to the TClonesArray
 392                 AddDigit(trackSave,digits);
 393                 nDigits++;
 394
 395               }
 396
 397             }
 398           }
 399         }
 400
 401         printf("AliTRDv1::Hits2Digits -- Number of digits found: %d\n",nDigits);
 402
 403         // Clean up
 404         delete matrix;
 405
 406       }
 407     }
 408   }
 409
 410   // Fill the digits-tree
 411   printf("AliTRDv1::Hits2Digits -- Fill the digits tree\n");
 412   DigitsTree->Fill();
 413
 414 }
 415
 416 //_____________________________________________________________________________
 417 void AliTRDv1::Digits2Clusters()
 418 {
 419
 420   //
 421   // Method to convert AliTRDdigits created by AliTRDv1::Hits2Digits()
 422   // into AliTRDclusters
 423   // To produce cluster from a root-file with TRD-digits use the
 424   // slowClusterCreate.C macro.
 425   //
 426
 427   Int_t row;
 428
 429   printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Start creating clusters\n");
 430
 431   AliTRDdigit  *TRDdigit;
 432   TClonesArray *TRDDigits;
 433
 434   // Parameters
 435   Float_t maxThresh        = fClusMaxThresh;   // threshold value for maximum
 436   Float_t signalThresh     = fClusSigThresh;   // threshold value for digit signal
 437   Int_t   clusteringMethod = fClusMethod;      // clustering method option (for testing)
 438
 439   const Float_t epsilon    = 0.01;             // iteration limit for unfolding procedure
 440
 441   // Get the pointer to the digits tree
 442   TTree *DigitTree   = gAlice->TreeD();
 443   // Get the pointer to the cluster tree
 444   TTree *ClusterTree = gAlice->TreeD();
 445
 446   // Get the pointer to the digits container
 447   TRDDigits = Digits();
 448
 449   Int_t chamBeg = 0;
 450   Int_t chamEnd = kNcham;
 451   if (fSensChamber) chamEnd = chamBeg = fSensChamber;
 452   Int_t planBeg = 0;
 453   Int_t planEnd = kNplan;
 454   if (fSensPlane)   planEnd = planBeg = fSensPlane;
 455   Int_t sectBeg = 0;
 456   Int_t sectEnd = kNsect;
 457   if (fSensSector)  sectEnd = sectBeg = fSensSector;
 458
 459   // Import the digit tree
 460   gAlice->ResetDigits();
 461   Int_t nbytes=0;
 462   nbytes += DigitTree->GetEvent(1);
 463
 464   // Get the number of digits in the detector
 465   Int_t nTRDDigits = TRDDigits->GetEntriesFast();
 466
 467   // *** Start clustering *** in every chamber
 468   for (Int_t icham = chamBeg; icham < chamEnd; icham++) {
 469     for (Int_t iplan = planBeg; iplan < planEnd; iplan++) {
 470       for (Int_t isect = sectBeg; isect < sectEnd; isect++) {
 471
 472         Int_t nClusters = 0;
 473         printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Finding clusters in chamber %d, plane %d, sector %d\n"
 474                ,icham+1,iplan+1,isect+1);
 475
 476         // Create a detector matrix to keep maxima
 477         AliTRDmatrix *digitMatrix = new AliTRDmatrix(fRowMax[iplan][icham][isect]
 478                                                      ,fColMax[iplan]
 479                                                      ,fTimeMax,isect+1
 480                                                      ,icham+1,iplan+1);
 481         // Create a matrix to contain maximum flags
 482         AliTRDmatrix *maximaMatrix = new AliTRDmatrix(fRowMax[iplan][icham][isect]
 483                                                       ,fColMax[iplan]
 484                                                       ,fTimeMax
 485                                                       ,isect+1,icham+1,iplan+1);
 486
 487         // Loop through all TRD digits
 488         for (Int_t iTRDDigits = 0; iTRDDigits < nTRDDigits; iTRDDigits++) {
 489
 490           // Get the information for this digit
 491           TRDdigit = (AliTRDdigit*) TRDDigits->UncheckedAt(iTRDDigits);
 492           Int_t   signal  = TRDdigit->fSignal;
 493           Int_t   sector  = TRDdigit->fSector;
 494           Int_t   chamber = TRDdigit->fChamber;
 495           Int_t   plane   = TRDdigit->fPlane;
 496           Int_t   row     = TRDdigit->fRow;
 497           Int_t   col     = TRDdigit->fCol;
 498           Int_t   time    = TRDdigit->fTime;
 499
 500           Int_t   track[3];
 501           for (Int_t iTrack = 0; iTrack < 3; iTrack++) {
 502             track[iTrack]  = TRDdigit->AliDigit::fTracks[iTrack];
 503           }
 504
 505           if ((sector  != isect+1) ||
 506               (plane   != iplan+1) ||
 507               (chamber != icham+1))
 508             continue;
 509
 510           // Fill the detector matrix
 511           if (signal > signalThresh) {
 512             digitMatrix->SetSignal(row,col,time,signal);
 513             for (Int_t iTrack = 0; iTrack < 3; iTrack++) {
 514               if (track[iTrack] > 0) {
 515                 digitMatrix->AddTrack(row,col,time,track[iTrack]);
 516               }
 517             }
 518           }
 519
 520         }
 521
 522         // Loop chamber and find maxima in digitMatrix
 523         for (row = 0;  row < fRowMax[iplan][icham][isect];  row++) {
 524           for (Int_t  col = 1;  col < fColMax[iplan]              ;  col++) {
 525             for (Int_t time = 0; time < fTimeMax                    ; time++) {
 526
 527               if (digitMatrix->GetSignal(row,col,time)
 528                   < digitMatrix->GetSignal(row,col - 1,time)) {
 529                 // really maximum?
 530                 if (col > 1) {
 531                   if (digitMatrix->GetSignal(row,col - 2,time)
 532                       < digitMatrix->GetSignal(row,col - 1,time)) {
 533                     // yes, so set maximum flag
 534                     maximaMatrix->SetSignal(row,col - 1,time,1);
 535                   }
 536                   else maximaMatrix->SetSignal(row,col - 1,time,0);
 537                 }
 538               }
 539
 540             }   // time
 541           }     // col
 542         }       // row
 543
 544         // now check maxima and calculate cluster position
 545         for (row = 0;  row < fRowMax[iplan][icham][isect];  row++) {
 546           for (Int_t  col = 1;  col < fColMax[iplan]              ;  col++) {
 547             for (Int_t time = 0; time < fTimeMax                    ; time++) {
 548
 549               if ((maximaMatrix->GetSignal(row,col,time) > 0)
 550                   && (digitMatrix->GetSignal(row,col,time) > maxThresh)) {
 551
 552                 Int_t   clusters[5]        = {0};   // cluster-object data
 553
 554                 Float_t ratio              =  0;    // ratio resulting from unfolding
 555                 Float_t padSignal[5]       = {0};   // signals on max and neighbouring pads
 556                 Float_t clusterSignal[3]   = {0};   // signals from cluster
 557                 Float_t clusterPos[3]      = {0};   // cluster in ALICE refFrame coords
 558                 Float_t clusterPads[6]     = {0};   // cluster pad info
 559
 560                 // setting values
 561                 clusters[0] = isect+1;    // = isect ????
 562                 clusters[1] = icham+1;    // = ichamber ????
 563                 clusters[2] = iplan+1;    // = iplane ????
 564                 clusters[3] = time;
 565
 566                 clusterPads[0] = icham+1;
 567                 clusterPads[1] = isect+1;
 568                 clusterPads[2] = iplan+1;
 569
 570                 for (Int_t iPad = 0; iPad < 3; iPad++) {
 571                   clusterSignal[iPad] = digitMatrix->GetSignal(row,col-1+iPad,time);
 572                 }
 573
 574                 // neighbouring maximum on right side?
 575                 if (col < fColMax[iplan] - 2) {
 576                   if (maximaMatrix->GetSignal(row,col + 2,time) > 0) {
 577                     for (Int_t iPad = 0; iPad < 5; iPad++) {
 578                       padSignal[iPad] = digitMatrix->GetSignal(row,col-1+iPad,time);
 579                     }
 580
 581                     // unfold:
 582                     ratio = Unfold(epsilon, padSignal);
 583
 584                     // set signal on overlapping pad to ratio
 585                     clusterSignal[2] *= ratio;
 586                   }
 587                 }
 588
 589                 switch (clusteringMethod) {
 590                 case 1:
 591                   // method 1: simply center of mass
 592                   clusterPads[3] = row + 0.5;
 593                   clusterPads[4] = col - 0.5 + (clusterSignal[2] - clusterSignal[0]) /
 594                                    (clusterSignal[1] + clusterSignal[2] + clusterSignal[3]);
 595                   clusterPads[5] = time + 0.5;
 596
 597                   nClusters++;
 598                   break;
 599                 case 2:
 600                   // method 2: integral gauss fit on 3 pads
 601                   TH1F *hPadCharges = new TH1F("hPadCharges", "Charges on center 3 pads"
 602                                                             , 5, -1.5, 3.5);
 603                   for (Int_t iCol = -1; iCol <= 3; iCol++) {
 604                     if (clusterSignal[iCol] < 1) clusterSignal[iCol] = 1;
 605                     hPadCharges->Fill(iCol, clusterSignal[iCol]);
 606                   }
 607                   hPadCharges->Fit("gaus", "IQ", "SAME", -0.5, 2.5);
 608                   TF1     *fPadChargeFit = hPadCharges->GetFunction("gaus");
 609                   Double_t  colMean = fPadChargeFit->GetParameter(1);
 610
 611                   clusterPads[3] = row + 0.5;
 612                   clusterPads[4] = col - 1.5 + colMean;
 613                   clusterPads[5] = time + 0.5;
 614
 615                   delete hPadCharges;
 616
 617                   nClusters++;
 618                   break;
 619                 }
 620
 621                 Float_t clusterCharge =   clusterSignal[0]
 622                                         + clusterSignal[1]
 623                                         + clusterSignal[2];
 624                 clusters[4] = (Int_t)clusterCharge;
 625
 626                 Int_t trackSave[3];
 627                 for (Int_t iTrack = 0; iTrack < 3; iTrack++) {
 628                   trackSave[iTrack] = digitMatrix->GetTrack(row,col,time,iTrack);
 629                 }
 630
 631                 // Calculate cluster position in ALICE refFrame coords
 632                 // and set array clusterPos to calculated values
 633                 Pads2XYZ(clusterPads, clusterPos);
 634
 635                 // Add cluster to reconstruction tree
 636                 AddCluster(trackSave,clusters,clusterPos);
 637
 638               }
 639
 640             }  // time
 641           }    // col
 642         }      // row
 643
 644         printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Number of clusters found: %d\n",nClusters);
 645
 646         delete digitMatrix;
 647         delete maximaMatrix;
 648
 649       }          // isect
 650     }            // iplan
 651   }              // icham
 652
 653   // Fill the cluster-tree
 654   printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Total number of clusters found: %d\n"
 655         ,fClusters->GetEntries());
 656   printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Fill the cluster tree\n");
 657   ClusterTree->Fill();
 658
 659 }
 660
 661 //_____________________________________________________________________________
 662 void AliTRDv1::Init()
 663 {
 664   //
 665   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 666   // Includes the default settings of all parameter for the digitization.
 667   //
 668
 669   AliTRD::Init();
 670
 671   printf("          Slow simulator\n");
 672   if (fSensPlane)
 673     printf("          Only plane %d is sensitive\n",fSensPlane);
 674   if (fSensChamber)
 675     printf("          Only chamber %d is sensitive\n",fSensChamber);
 676   if (fSensSector)
 677     printf("          Only sector %d is sensitive\n",fSensSector);
 678
 679   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 680   const Float_t kPoti = 12.1;
 681   // Maximum energy (50 keV);
 682   const Float_t kEend = 50000.0;
 683   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 684   Float_t Poti = TMath::Log(kPoti);
 685   Float_t Eend = TMath::Log(kEend);
 686   fDeltaE  = new TF1("deltae",Ermilova,Poti,Eend,0);
 687
 688   // Identifier of the sensitive volume (drift region)
 689   fIdSens     = gMC->VolId("UL05");
 690
 691   // Identifier of the TRD-driftchambers
 692   fIdChamber1 = gMC->VolId("UCIO");
 693   fIdChamber2 = gMC->VolId("UCIM");
 694   fIdChamber3 = gMC->VolId("UCII");
 695
 696   // The default parameter for the digitization
 697   if (!(fGasGain))       fGasGain       = 2.0E3;
 698   if (!(fNoise))         fNoise         = 3000.;
 699   if (!(fChipGain))      fChipGain      = 10.;
 700   if (!(fADCoutRange))   fADCoutRange   = 255.;
 701   if (!(fADCinRange))    fADCinRange    = 2000.;
 702   if (!(fADCthreshold))  fADCthreshold  = 1;
 703
 704   // Transverse and longitudinal diffusion coefficients (Xe/Isobutane)
 705   if (!(fDiffusionT))    fDiffusionT    = 0.060;
 706   if (!(fDiffusionL))    fDiffusionL    = 0.017;
 707
 708   // The default parameter for the clustering
 709   if (!(fClusMaxThresh)) fClusMaxThresh = 5.0;
 710   if (!(fClusSigThresh)) fClusSigThresh = 2.0;
 711   if (!(fClusMethod))    fClusMethod    = 1;
 712
 713   for (Int_t i = 0; i < 80; i++) printf("*");
 714   printf("\n");
 715
 716 }
 717
 718 //_____________________________________________________________________________
 719 Float_t AliTRDv1::PadResponse(Float_t x)
 720 {
 721   //
 722   // The pad response for the chevron pads.
 723   // We use a simple Gaussian approximation which should be good
 724   // enough for our purpose.
 725   //
 726
 727   // The parameters for the response function
 728   const Float_t aa  =  0.8872;
 729   const Float_t bb  = -0.00573;
 730   const Float_t cc  =  0.454;
 731   const Float_t cc2 =  cc*cc;
 732
 733   Float_t pr = aa * (bb + TMath::Exp(-x*x / (2. * cc2)));
 734
 735   return (pr);
 736
 737 }
 738
 739 //_____________________________________________________________________________
 740 void AliTRDv1::SetSensPlane(Int_t iplane)
 741 {
 742   //
 743   // Defines the hit-sensitive plane (1-6)
 744   //
 745
 746   if ((iplane < 0) || (iplane > 6)) {
 747     printf("Wrong input value: %d\n",iplane);
 748     printf("Use standard setting\n");
 749     fSensPlane  = 0;
 750     fSensSelect = 0;
 751     return;
 752   }
 753
 754   fSensSelect = 1;
 755   fSensPlane  = iplane;
 756
 757 }
 758
 759 //_____________________________________________________________________________
 760 void AliTRDv1::SetSensChamber(Int_t ichamber)
 761 {
 762   //
 763   // Defines the hit-sensitive chamber (1-5)
 764   //
 765
 766   if ((ichamber < 0) || (ichamber > 5)) {
 767     printf("Wrong input value: %d\n",ichamber);
 768     printf("Use standard setting\n");
 769     fSensChamber = 0;
 770     fSensSelect  = 0;
 771     return;
 772   }
 773
 774   fSensSelect  = 1;
 775   fSensChamber = ichamber;
 776
 777 }
 778
 779 //_____________________________________________________________________________
 780 void AliTRDv1::SetSensSector(Int_t isector)
 781 {
 782   //
 783   // Defines the hit-sensitive sector (1-18)
 784   //
 785
 786   if ((isector < 0) || (isector > 18)) {
 787     printf("Wrong input value: %d\n",isector);
 788     printf("Use standard setting\n");
 789     fSensSector = 0;
 790     fSensSelect = 0;
 791     return;
 792   }
 793
 794   fSensSelect = 1;
 795   fSensSector = isector;
 796
 797 }
 798
 799 //_____________________________________________________________________________
 800 void AliTRDv1::StepManager()
 801 {
 802   //
 803   // Called at every step in the Transition Radiation Detector version 2.
 804   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 805   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 806   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 807   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 808   //
 809
 810   Int_t    iIdSens, icSens;
 811   Int_t    iIdSpace, icSpace;
 812   Int_t    iIdChamber, icChamber;
 813   Int_t    vol[3];
 814   Int_t    iPid;
 815
 816   Float_t  hits[4];
 817   Float_t  random[1];
 818   Float_t  charge;
 819   Float_t  aMass;
 820
 821   Double_t pTot;
 822   Double_t qTot;
 823   Double_t eDelta;
 824   Double_t betaGamma, pp;
 825
 826   TLorentzVector pos, mom;
 827   TClonesArray  &lhits = *fHits;
 828
 829   const Double_t kBig = 1.0E+12;
 830
 831   // Ionization energy
 832   const Float_t kWion    = 22.04;
 833   // Maximum energy for e+ e- g for the step-size calculation
 834   const Float_t kPTotMax = 0.002;
 835   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 836   // taken from: Allison + Comb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 837   //const Double_t kPlateau = 1.70;
 838   // the averaged value (26/3/99)
 839   const Float_t kPlateau = 1.55;
 840   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 841   const Float_t kPrim    = 48.0;
 842   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 843   const Float_t kPoti    = 12.1;
 844
 845   // Set the maximum step size to a very large number for all
 846   // neutral particles and those outside the driftvolume
 847   gMC->SetMaxStep(kBig);
 848
 849   // Use only charged tracks
 850   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 851       (!gMC->IsTrackStop()       ) &&
 852       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 853
 854     // Inside a sensitive volume?
 855     iIdSens = gMC->CurrentVolID(icSens);
 856     if (iIdSens == fIdSens) {
 857
 858       iIdSpace   = gMC->CurrentVolOffID(4,icSpace  );
 859       iIdChamber = gMC->CurrentVolOffID(1,icChamber);
 860
 861       // Calculate the energy of the delta-electrons
 862       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 863       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 864
 865       // The number of secondary electrons created
 866       qTot = (Double_t) ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 867
 868       // The hit coordinates and charge
 869       gMC->TrackPosition(pos);
 870       hits[0] = pos[0];
 871       hits[1] = pos[1];
 872       hits[2] = pos[2];
 873       hits[3] = qTot;
 874
 875       // The sector number
 876       Float_t phi = pos[1] != 0 ? TMath::Atan2(pos[0],pos[1]) : (pos[0] > 0 ? 180. : 0.);
 877       vol[0] = ((Int_t) (phi / 20)) + 1;
 878
 879       // The chamber number
 880       //   1: outer left
 881       //   2: middle left
 882       //   3: inner
 883       //   4: middle right
 884       //   5: outer right
 885       if      (iIdChamber == fIdChamber1)
 886         vol[1] = (hits[2] < 0 ? 1 : 5);
 887       else if (iIdChamber == fIdChamber2)
 888         vol[1] = (hits[2] < 0 ? 2 : 4);
 889       else if (iIdChamber == fIdChamber3)
 890         vol[1] = 3;
 891
 892       // The plane number
 893       vol[2] = icChamber - TMath::Nint((Float_t) (icChamber / 7)) * 6;
 894
 895       // Check on selected volumes
 896       Int_t addthishit = 1;
 897       if (fSensSelect) {
 898         if ((fSensPlane)   && (vol[2] != fSensPlane  )) addthishit = 0;
 899         if ((fSensChamber) && (vol[1] != fSensChamber)) addthishit = 0;
 900         if ((fSensSector)  && (vol[0] != fSensSector )) addthishit = 0;
 901       }
 902
 903       // Add this hit
 904       if (addthishit) {
 905
 906         new(lhits[fNhits++]) AliTRDhit(fIshunt,gAlice->CurrentTrack(),vol,hits);
 907
 908         // The energy loss according to Bethe Bloch
 909         gMC->TrackMomentum(mom);
 910         pTot = mom.Rho();
 911         iPid = gMC->TrackPid();
 912         if ( (iPid >  3) ||
 913             ((iPid <= 3) && (pTot < kPTotMax))) {
 914           aMass     = gMC->TrackMass();
 915           betaGamma = pTot / aMass;
 916           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 917           // Take charge > 1 into account
 918           charge = gMC->TrackCharge();
 919           if (TMath::Abs(charge) > 1) pp = pp * charge*charge;
 920         }
 921         // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 922         else {
 923           pp = kPrim * kPlateau;
 924         }
 925
 926         // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 927         if (pp > 0) {
 928           do
 929             gMC->Rndm(random,1);
 930           while ((random[0] == 1.) || (random[0] == 0.));
 931           gMC->SetMaxStep( - TMath::Log(random[0]) / pp);
 932         }
 933
 934       }
 935       else {
 936         // set step size to maximal value
 937         gMC->SetMaxStep(kBig);
 938       }
 939
 940     }
 941
 942   }
 943
 944 }
 945
 946 //_____________________________________________________________________________
 947 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
 948 {
 949   //
 950   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
 951   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
 952   //
 953
 954   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
 955   const Double_t kP1 = 7.17960e-02;
 956   const Double_t kP2 = 8.54196;
 957   const Double_t kP3 = 1.38065e-06;
 958   const Double_t kP4 = 5.30972;
 959   const Double_t kP5 = 2.83798;
 960
 961   // This parameters have been adjusted to Xe-data found in:
 962   // Allison & Cobb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 963   //const Double_t kP1 = 0.76176E-1;
 964   //const Double_t kP2 = 10.632;
 965   //const Double_t kP3 = 3.17983E-6;
 966   //const Double_t kP4 = 1.8631;
 967   //const Double_t kP5 = 1.9479;
 968
 969   if (bg > 0) {
 970     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1. + bg*bg);
 971     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
 972     Double_t bb = TMath::Power((1./bg),kP5);
 973              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
 974     return ((kP2 - aa - bb)*kP1 / aa);
 975   }
 976   else
 977     return 0;
 978
 979 }
 980
 981 //_____________________________________________________________________________
 982 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
 983 {
 984   //
 985   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
 986   // Logarithmic scale !
 987   //
 988
 989   Double_t energy;
 990   Double_t dpos;
 991   Double_t dnde;
 992
 993   Int_t    pos1, pos2;
 994
 995   const Int_t nV = 31;
 996
 997   Float_t vxe[nV] = { 2.3026, 2.9957, 3.4012, 3.6889, 3.9120
 998                     , 4.0943, 4.2485, 4.3820, 4.4998, 4.6052
 999                     , 4.7005, 5.0752, 5.2983, 5.7038, 5.9915
1000                     , 6.2146, 6.5221, 6.9078, 7.3132, 7.6009
1001                     , 8.0064, 8.5172, 8.6995, 8.9872, 9.2103
1002                     , 9.4727, 9.9035,10.3735,10.5966,10.8198
1003                     ,11.5129 };
1004
1005   Float_t vye[nV] = { 80.0  , 31.0  , 23.3  , 21.1  , 21.0
1006                     , 20.9  , 20.8  , 20.0  , 16.0  , 11.0
1007                     ,  8.0  ,  6.0  ,  5.2  ,  4.6  ,  4.0
1008                     ,  3.5  ,  3.0  ,  1.4  ,  0.67 ,  0.44
1009                     ,  0.3  ,  0.18 ,  0.12 ,  0.08 ,  0.056
1010                     ,  0.04 ,  0.023,  0.015,  0.011,  0.01
1011                     ,  0.004 };
1012
1013   energy = x[0];
1014
1015   // Find the position
1016   pos1 = pos2 = 0;
1017   dpos = 0;
1018   do {
1019     dpos = energy - vxe[pos2++];
1020   }
1021   while (dpos > 0);
1022   pos2--;
1023   if (pos2 > nV) pos2 = nV;
1024   pos1 = pos2 - 1;
1025
1026   // Differentiate between the sampling points
1027   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1028
1029   return dnde;
1030
1031 }
1032
1033 //_____________________________________________________________________________
1034 void AliTRDv1::Pads2XYZ(Float_t *pads, Float_t *pos)
1035 {
1036   // Method to convert pad coordinates (row,col,time)
1037   // into ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
1038
1039   Int_t        chamber   = (Int_t) pads[0];     // chamber info (1-5)
1040   Int_t        sector    = (Int_t) pads[1];     // sector info  (1-18)
1041   Int_t        plane     = (Int_t) pads[2];     // plane info   (1-6)
1042
1043   Int_t        icham     = chamber - 1;         // chamber info (0-4)
1044   Int_t        isect     = sector  - 1;         // sector info  (0-17)
1045   Int_t        iplan     = plane   - 1;         // plane info   (0-5)
1046
1047   Float_t      padRow    = pads[3];             // Pad Row position
1048   Float_t      padCol    = pads[4];             // Pad Column position
1049   Float_t      timeSlice = pads[5];             // Time "position"
1050
1051   // calculate (x,y) position in rotated chamber
1052   Float_t yRot = fCol0[iplan]               + padCol    * fColPadSize;
1053   Float_t xRot = fTime0[iplan]              + timeSlice * fTimeBinSize;
1054   // calculate z-position:
1055   Float_t z    = fRow0[iplan][icham][isect] + padRow    * fRowPadSize;
1056
1057   /**
1058     rotate chamber back to original position
1059     1. mirror at y-axis, 2. rotate back to position (-phi)
1060     / cos(phi) -sin(phi) \   / -1 0 \     / -cos(phi) -sin(phi) \
1061     \ sin(phi)  cos(phi) / * \  0 1 /  =  \ -sin(phi)  cos(phi) /
1062   **/
1063   //Float_t phi = 2*kPI / kNsect * ((Float_t) sector - 0.5);
1064   //Float_t x = -xRot * TMath::Cos(phi) - yRot * TMath::Sin(phi);
1065   //Float_t y = -xRot * TMath::Sin(phi) + yRot * TMath::Cos(phi);
1066   Float_t phi = 2*kPI / kNsect * ((Float_t) sector - 0.5);
1067   Float_t x   = -xRot * TMath::Cos(phi) + yRot * TMath::Sin(phi);
1068   Float_t y   =  xRot * TMath::Sin(phi) + yRot * TMath::Cos(phi);
1069
1070   // Setting values
1071   pos[0] = x;
1072   pos[1] = y;
1073   pos[2] = z;
1074
1075 }
1076
1077 //_____________________________________________________________________________
1078 Float_t AliTRDv1::Unfold(Float_t eps, Float_t* padSignal)
1079 {
1080   // Method to unfold neighbouring maxima.
1081   // The charge ratio on the overlapping pad is calculated
1082   // until there is no more change within the range given by eps.
1083   // The resulting ratio is then returned to the calling method.
1084
1085   Int_t   itStep            = 0;      // count iteration steps
1086
1087   Float_t ratio             = 0.5;    // start value for ratio
1088   Float_t prevRatio         = 0;      // store previous ratio
1089
1090   Float_t newLeftSignal[3]  = {0};    // array to store left cluster signal
1091   Float_t newRightSignal[3] = {0};    // array to store right cluster signal
1092
1093   // start iteration:
1094   while ((TMath::Abs(prevRatio - ratio) > eps) && (itStep < 10)) {
1095
1096     itStep++;
1097     prevRatio = ratio;
1098
1099     // cluster position according to charge ratio
1100     Float_t maxLeft  = (ratio*padSignal[2] - padSignal[0]) /
1101                        (padSignal[0] + padSignal[1] + ratio*padSignal[2]);
1102     Float_t maxRight = (padSignal[4] - (1-ratio)*padSignal[2]) /
1103                        ((1-ratio)*padSignal[2] + padSignal[3] + padSignal[4]);
1104
1105     // set cluster charge ratio
1106     Float_t ampLeft  = padSignal[1];
1107     Float_t ampRight = padSignal[3];
1108
1109     // apply pad response to parameters
1110     newLeftSignal[0] = ampLeft*PadResponse(-1 - maxLeft);
1111     newLeftSignal[1] = ampLeft*PadResponse( 0 - maxLeft);
1112     newLeftSignal[2] = ampLeft*PadResponse( 1 - maxLeft);
1113
1114     newRightSignal[0] = ampRight*PadResponse(-1 - maxRight);
1115     newRightSignal[1] = ampRight*PadResponse( 0 - maxRight);
1116     newRightSignal[2] = ampRight*PadResponse( 1 - maxRight);
1117
1118     // calculate new overlapping ratio
1119     ratio = newLeftSignal[2]/(newLeftSignal[2] + newRightSignal[0]);
1120
1121   }
1122
1123   return ratio;
1124
1125 }
1126